前言： 在观读本篇博客之前请先阅读我之前的一篇博客顺序表的相关操作. 其中的内容可以帮你更好的理解本篇博客。
队列的实现
我这里使用带头尾指针的单链表来模拟队列的功能，采用这种方法较为方便，其入队出队操作可以分别使用单链表的尾插，头删（或者头插，尾删）来实现。先看结点和队列的结构体定义：
typedef int Qdatatype;
//结点
typedef struct Qnode {
Qdatatype data;
struct Qnode* next;
}Qnode;
//队列
typedef struct Queue {
//头尾指针
struct Qnode*head;
struct Qnode*tail;
}Queue;
初始化----创建新结点
初始化：创建一个空的队列
创建新结点：将需要插入的数据定义为“struct Qnode”的结点形式
//初始化
void Init(Queue* q)
{
if (q == NULL)
return;
q->head = q->tail = NULL;
}
//创建新结点
struct Qnode* creatnode(Qdatatype val)
{
struct Qnode* node = (struct Qnode*)malloc(sizeof(struct Qnode));
node->data = val;
node->next = NULL;
return node;
}
入队-尾插
将单链表的尾结点视为队列的队尾进行插入，由于我们定义了尾结点，所以该操作的时间复杂度为O(1)。实际操作：若该队列存在且为空，将头尾指针同时指向新结点；若该队列不为空，将尾指针的next指针指向新结点，然后更新尾指针。
//入队-插入
void Queuepush(Queue* q,Qdatatype val)
{
if (q == NULL)
return;
// 尾插
struct Qnode*node = creatnode(val);
if (q->head == NULL)
q->head = q->tail = node;
else
{
q->tail->next = node;
q->tail = node;
}
}
模块调试截图：
依次将1，2，3，4，5进行入队操作。队列有效元素：1 2 3 4 5
出队-头删
将单链表的头结点视为队首进行出队操作，时间复杂度为O(1)。具体操作：将头指针更新到下原头结点的下一个位置，同时释放原头结点。此处需要注意最后两行代码的功能：若该对俩仅有一个有效元素，则头尾指针指向同一位置，将头指针更新释放后，尾指针变成野指针，需要在此处进行处理。
//出队-头删
void Queuepop(Queue* q)
{
if (q == NULL||q->head==NULL)
return;
//头删
struct Qnode* next = q->head->next;
free(q->head);
q->head = next;
//若该队列只有一个结点，尾指针需要置空
if (q->head == NULL)
q->tail = NULL;
}
模块调试截图：
对原队列（1 2 3 4 5）进行三次出队操作，队列有效元素： 4 5
获取队首/队尾元素
直接返回头指针或尾指针所指向的数据元素，但是在调用这两个函数之前需要判断队列的合法性
//获取队首元素
Qdatatype Queuefront(Queue* q)
{
return q->head->data;
}
//队尾元素
Qdatatype Queueback(Queue* q)
{
return q->tail->data;
}
判断队列是否为空
若队列为空，返回1；
若队列不为空，返回0.
//判断队列是否为空
int Queueempty(Queue* q)
{
if (q->head == NULL)
return 1;
else
return 0;
}
完整代码展示
//队列
#define _CRT_SECURE_NO_WARNINGS 1
#include<stdio.h>
#include<stdlib.h>
typedef int Qdatatype;
typedef struct Qnode {
Qdatatype data;
struct Qnode* next;
}Qnode;
typedef struct Queue {
//头尾指针
struct Qnode*head;
struct Qnode*tail;
}Queue;
//初始化
void Init(Queue* q)
{
if (q == NULL)
return;
q->head = q->tail = NULL;
}
//创建新结点
struct Qnode* creatnode(Qdatatype val)
{
struct Qnode* node = (struct Qnode*)malloc(sizeof(struct Qnode));
node->data = val;
node->next = NULL;
return node;
}
//入队-尾插
void Queuepush(Queue* q,Qdatatype val)
{
if (q == NULL)
return;
// 尾插
struct Qnode*node = creatnode(val);
if (q->head == NULL)
q->head = q->tail = node;
else
{
q->tail->next = node;
q->tail = node;
}
}
//出队-头删
void Queuepop(Queue* q)
{
if (q == NULL||q->head==NULL)
return;
//头删
struct Qnode* next = q->head->next;
free(q->head);
q->head = next;
//若该队列只有一个结点，尾指针需要置空
if (q->head == NULL)
q->tail = NULL;
}
//获取队首元素
Qdatatype Queuefront(Queue* q)
{
return q->head->data;
}
//队尾元素
Qdatatype Queueback(Queue* q)
{
return q->tail->data;
}
//判断队列是否为空
int Queueempty(Queue* q)
{
if (q->head == NULL)
return 1;
else
return 0;
}
void test()
{
Queue q;
Init(&q);
Queuepush(&q, 1);
Queuepush(&q, 2);
Queuepush(&q, 3);
Queuepush(&q, 4);
Queuepush(&q, 5);
Queuepush(&q, 6);
Queuepush(&q, 7);
Queuepush(&q, 8);
while (!Queueempty(&q))
{
printf("%d ", Queuefront(&q));
Queuepop(&q);
}
printf("\n");
}
int main()
{
test();
return 0;
}
运行结果：